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研究生:林慶茂
研究生(外文):Cing-Mao Lin
論文名稱:牙科用生醫玻璃纖維複合材應用在植體上部結構的分析
論文名稱(外文):Dental Health and Medical glass fiber composite material used in the analysis of the superstructure of the implants
指導教授:洪景明
口試委員:陳順隆林利香
口試日期:2014-12-24
學位類別:碩士
校院名稱:臺北醫學大學
系所名稱:醫療器材產業碩士專班
學門:商業及管理學門
學類:醫管學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:Metal FreeFiber-reinforced composites波音787機械性質Bicon Implant有限元素分析
外文關鍵詞:Metal FreeFiber-reinforced compositesBoeing 787Mechanical propertiesBicon ImplantFinite element analysis
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Metal Free是未來牙科材料應用的趨勢,沒有金屬的鑄造缺陷、不透光的黑影和潛在的過敏可能性,帶給患者質量輕盈和透光的美觀;由於人工植體沒有自然牙的牙周韌帶(PDL),因此,選擇可以分散緩衝咬合力的材料就相對重要, TRINIA是美國Bicon Implant公司出品,主成分為Fiber-reinforced composites 此類材料已經在1993.06.14 通過了CE的審查正式核准使用在醫療產品上,美國波音公司更是大量使用在787型飛機的主結構上,其優異的性質更為人所稱道,本計畫將使用玻璃纖維複合材、彩透二氧化鋯及純鈦金屬試片做機械性質分析,並利用有限元素分析進行模擬測試,分析植體植入的位置不同,以不同性質材料應用在人工植體的補綴物上對植體受力的影響。
Metal Free is the future trend of dental materials applications. No casting defects in the metal, shadows and potential allergy possibility opaque, bringing light and translucent appearance quality for patient. Because Implants no natural teeth periodontal ligament (PDL), so choose can spread cushioning material bite force is relatively important, TRINIA US Bicon Implant company produced, the main ingredient for Fiber-reinforced composites of these materials have been in 1993.06 .14 through a formal review of CE approved for use in medical products. Boeing is widely used in the main structure of 787 aircraft, and its excellent properties more praiseworthy. This program uses a glass fiber composite material, NEOSTAR zirconium dioxide and titanium metal analysis test strip do mechanical properties, and the use of finite element analysis simulation testing, analysis of different implant implantation position to the different nature of the material used in influence on artificial prosthesis explants on explant the force.
總目錄
中文摘要..................................................................................................Ⅰ
英文摘要..................................................................................................Ⅱ
總目錄.................................................................................................... Ⅲ
圖目錄.................................................................................................... Ⅳ
表目錄.................................................................................................... Ⅵ
第一章 前言…………………..…………………………………………………..1
1.1 研究背景………….………………………………………..……………...1
1.2 研究材料……………………………………………………………………3
1.2-1玻璃纖維複合材………………………………………………….....…….3
1.2-2鈦金屬…………..……………………………………………...………….5
1.2-3彩透二氧化鋯…………………………………………………..………….6
1.3 研究目的…………………………………………………………..………….7
第二章 研究方法…………………………………………………………………..8
2.1研究試片製作………………………….………………...……………….......8
2.1-1 拉伸試驗…………………….……………………………..……………...8
2.1-2 硬度試驗……………………...……………………..…………………….8
2.1-3 彎曲試驗……………………...…………………………………..……….9
2.2 3D有限元素分析……………………………………………………....……10
2.3 Implant Bar 的材料選擇………...…………….………..……………..….11
2.4 生物相容性測試…………………………………………………………..….11
第三章 結果與分析………………………………………………………...……..12
3.1 機械性質分析…………………………………………………………...…….12
3.1-1 拉伸試驗…………………….……………………………..……….……..12
3.1-2 硬度試驗……………………...……………………………………………12
3.1-3 彎曲試驗……………………...……………………………………………12
3.1-4 材料論述……………………………………………………………………13
3.2 材料性質分析…………………………...…………………………….………13
3.2-1表面型態觀察………………………………………….…..………………..13
3.2-2 生物相容性測試結果……………...…………………..…………………..13
3.3 3D有限元素分析結果…………..…………………………...………………..13
3.4 臨床案例分析…………………………………………………………….....…14
一、基本資料…………………………………………………………………....…15
二、口內資訊………………………………………………………………….……15
三、症狀………………………………………………………………………..…..15
四、解決方案……………………………………………………………………….15
五、假牙設計……………………………….………………………………………16
六、製作流程……………………………………………………………………....16
第四章 結論……………………………..………..………………………..…….....17
第五章 參考文獻…………...……..………………………..……………………….18

圖目錄
圖1-1波音787原型機結構…………………...……………………………..……19
圖1-2網狀交疊的玻璃纖維複合材……………………………………………..…20
圖1-3牙周韌帶(PDL)……..……………………………………………….…...21
圖1-4下顎骨前牙區植入四顆植體…….……………………………..…….…….22
圖2-1拉力試驗機AI-7000 L………..………………………………….….…..…23
圖 2-2拉力試驗機-夾具………………..………………………….….………….24
圖2-3拉伸試片規格….…………………………………………………………..…25
圖2-4 拉伸試片設計圖...........................................................................25
圖2-5 CNC切削成厚片塊材……......……………………………………..………26
圖2-6 精密慢速切割機….…………………………………………………….……27
圖2-7 試片研磨機……..………………………………………………………...…28
圖2-8 硬度測試機………………………………………………………………..…29
圖2-9硬度測試示意圖………………………………………………………………30
圖2-10硬度試片設計圖………………………………………………………….…31
圖2-11硬度試片……………………………………………………………….……31
圖2-12 CNS 12701精密陶瓷彎曲強度(破壞模數)試驗法……..…………...32
圖2-13彎曲強度試驗...………………………………………………………….…33
圖2-14彎曲強度試片設計圖………………………………………………….……34
圖2-15彎曲強度試片………………………………………………………….……35
圖2-16下顎骨SolidWorks圖檔………………………………………………...…36
圖2-17 Bicon Implant 5*6 Fixture…………………………………………..…37
圖2-18 3.0mm Stealth Abutment…………………………………………...…38
圖2-19Implant Bar……………………………………………………………...…39
圖2-20網格化模型…………………………………………..…………………..….40
圖3-1拉伸測試結果-FRC………………………………………………………...…41
圖3-2拉伸測試結果-Ti………………………………………………………...……42
圖3-3拉伸測試結果-ZrO2.......................................................................43
圖3-4拉伸測試統計圖……………………………………………………………..…44
圖3-5硬度測試統計圖……………………………………………………………..…45
圖3-6三點彎曲測試統計圖………………………………………………………..…46
圖3-7電子顯微圖:A x100、B x300、C x500、D x1,000………………..…47
圖3-8電子顯微圖:A x3,000、B x5,000、C x10,000、D x30,000………..48
圖3-9 MTT assay 細胞毒性測試................................................................49
圖3-10 Ti+細胞 (3 Days)電子顯微鏡…………………………………………...…50
圖3-11 TRINIA+細胞 (3 Days)電子顯微鏡………………………….…….………51
圖3-12 ZrO2+細胞 (3 Days)電子顯微鏡……………………………….…………52
圖3-13 紅色圈圈處為假牙斷裂處…………………………………………...………53
圖3-14 原有的植體:#31、#32、#33、#42、#43、#44…………...….54
新加增的植體:#34、#45…..………………………………....………….…54
圖3-15印模…………………………………….………………………………………55
圖3-16 灌模………………………………….………………………………………..56
圖3-17 上咬合及排牙………………..………………………………………….....…57
圖3-18 腊形……………………………………………………………………..……..58
圖3-19 CAD設計……………………………………………………………….……..59
圖3-20 CAM輸出………………………………………………………….……………60
圖3-21 TRINIA+ Ti Base………………………….…………………….……………61
圖3-22 完成圖(一)………………………………..…….………….……………….62
圖3-23 完成圖(二)……………………………….………………………………….63
圖3-24 完成圖(三)……………………………………………….………………….64
圖3-25整個假牙含金屬重量僅有11.81g…..……..……………………………….…65
圖3-26整體之von Mises應力分布圖:(a) GF-f、(b) Ti-f、(c) ZrO-f……..……66
圖3-27 framework之von Mises應力分布圖:(a) GF-f、(b) Ti-f、(c) ZrO-f....67
圖3-28齒槽骨之von Mises應力分布圖:(a) GF-f、(b) Ti-f、(c) ZrO-f……..…68
圖3-29 Abutment之von Mises應力分布圖:(a) GF-f、(b) Ti-f、(c) ZrO-f..…69
圖3-30植體之von Mises應力分布圖:(a) GF-f、(b) Ti-f、(c) ZrO-f……..……70
圖3-31 整體之von Mises應力分布圖:(a) GF-p、(b) Ti-p、(c) ZrO-p………..71
圖3-32 骨槽骨之von Mises應力分布圖:(a) GF-p、(b) Ti-p、(c) ZrO-p……..72
圖3-33 Framework之von Mises應力分布圖:(a) GF-p、(b) Ti-p、(c) ZrO-p.73
圖3-34 Abutment之von Mises應力分布圖:(a) GF-p、(b) Ti-p、(c) ZrO-p..74
圖3-35 植體之von Mises應力分布圖:(a) GF-p、(b) Ti-p、(c) ZrO-p…….….75
圖3-36施力於前牙區不同材料的作用力比較…………………..………..…………..76
圖3-37 施力於後牙區不同材料的作用力比較…………..…………..…………….…77
圖4-1 台北101之阻尼器…………………………………………………………….…78
圖4-2台灣高鐵高架之橋樑避震設計...……………………………..……………......79


表目錄
表1 D638-10…………………………………………………...………………………80
表2 有限元素分析各項材料參數....................................................................81
表3 有限元素模擬分組…………………………………………………........…………82
表4 拉伸試驗測試數據………………………………………………........……………82
表5 微克氏硬度試驗數據…………………………………………………………..……83
表6 三點彎曲試驗數據……………………………………………………………… …83
表7 三種本論文使用材質的比較…………………………………………..……………84
表8 施力在前牙區各部位的受力數據…………………………………..………………85
表9 施力在後牙區各部位的受力數據………..…………………………………………86
[1] 先進工程學刊 第三卷 第三期 199 Journal of Advanced Engineering
Vol. 3, No. 3, pp. 199-203 / July 2008
[2] 黃婉庭, “玻璃纖維複合材料使用於輕型飛機起落架之疲勞模擬分析”
淡江大學航空太空工程學系碩士班 2013年6月
[3] 中工高雄會刊 第21卷 第1期
[4] 許讚全,
”環氧樹脂/E級玻璃纖維複合材料之製作及其物性與機械性能研究”
國立清華大學高分子研究所碩士班 1982年
[5] 王永傳, ”環氧樹脂複合材料疲勞壽命之實驗與分析”
中華大學機械工程系碩士班 2011年8月
[6] 生物力學 作者:歐耿良
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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